DE3920110A1 - Radome or radar absorber with adjustable transparency - has photosensitive layer with inside light source controlling EM state from reflection to transparency - Google Patents

Radome or radar absorber with adjustable transparency - has photosensitive layer with inside light source controlling EM state from reflection to transparency

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Abstract

A photosensitive layer (1) is arranged on the external or internal surface of the radome/radar absorber, or is inside its structure. A light source (3) cooperates with it to cause it to pass between an electromagnetically transparent state to a reflective state. The layer may be mounted on glass plates, glass-fibre or fibre bundles, or on a plastic foil. The layer may have added structures or added antenna elements. A known quarter wave absorber, or layer absorber may be incorporated so that the device reflects when lit. Alternatively, an outer layer may make the device act as an absorber when unlit. USE/ADVANTAGE - Aeroplanes, ships, land vehicles, fixed stations. Fully adjustable transparency.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Fenster oder einen Radarabsorber. Beide Bauteile sind insbesondere zur Anwendung an Fluggeräten vorgesehen, können aber auch an Schiffen, Bodenfahrzeugen oder stationären Anlagen Verwen­ dung finden.The invention relates to an electromagnetic window or a radar absorber. Both components are especially for Application provided on aircraft, but can also be used Use ships, ground vehicles or stationary systems find.

Elektromagnetische Fenster (Radome) sind elektromagnetisch transparente Abdeckungen vor Radar- oder Funkantennen, die einen Schutz der Antenne vor Umwelteinflüssen bewirken und die äußere Geometrie etwa eines Fluggeräts gewährleisten. Bei Fluggeräten können die elektromagnetischen Fenster und der durch sie abgedeckte Raum (Antenne, Compartment, Elektronik) einen erheblichen Beitrag zum Radarrückstreu­ querschnitt (RCS) des Fluggeräts liefern. Bei Fluggeräten mit verringerter Radarsignatur ist es daher notwendig, die elektromagnetischen Fenster gegen Radar abzutarnen. Die elektromagnetischen Fenster können dazu reflektierend oder absorbierend ausgelegt werden, dabei wird aber die eigent­ liche Funktion des elektromagnetischen Fensters, im ent­ sprechenden Wellenlängenbereich elektromagnetisch transpa­ rent zu sein, aufgehoben.Electromagnetic windows (radomes) are electromagnetic transparent covers in front of radar or radio antennas that protect the antenna from environmental influences and ensure the outer geometry of an aircraft, for example. For aircraft, the electromagnetic windows and the space covered by it (antenna, compartment, Electronics) make a significant contribution to radar backscatter deliver cross section (RCS) of the aircraft. For aircraft with reduced radar signature, it is therefore necessary to camouflage electromagnetic windows against radar. The electromagnetic windows can be reflective or be designed absorbent, but the actual function of the electromagnetic window, in the ent speaking wavelength range electromagnetically transparent to be rent, canceled.

Radarabsorber sollen den Radarrückstreuquerschnitt eines Gegenstands, insbesondere eines Fluggeräts, verkleinern.Radar absorbers are said to have a radar backscatter cross section Reduce object, especially of an aircraft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromagnetisches Fenster zu schaffen, dessen Transparenz reversibel ein­ stellbar ist.The object of the invention is an electromagnetic To create windows whose transparency is reversible is adjustable.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Radar­ absorber vorzuschlagen, dessen Absorptionsfähigkeit rever­ sibel einstellbar ist.Another object of the invention is a radar To propose absorber, the absorbency rever sibel is adjustable.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Lichtquelle und eine fotosensitive Schicht in oder auf der Oberfläche eines elektromagnetischen Fensters oder eines Radarabsorbers, wobei die photosensitive Schicht unter Ein­ fluß von Licht vom elektromagnetisch transparenten Zustand in einen reflektierenden Zustand übergeht. Der Mechanismus ist dabei, daß die photosensitive Schicht bei Beleuchtung ihre Leitfähigkeit ändert. Ähnlich dem Photoeffekt, bei dem Lichtquanten ausreichender Energie Elektronen freisetzen, erzeugen die Lichtquanten in der photosensitiven Schicht freie oder freibewegliche Ladungsträger, wodurch die Schicht dann als Reflektor wirkt. Als Licht kann neben dem sicht­ baren Licht auch infrarotes Licht oder ultraviolettes Licht verwendet werden. Welche Energien (Wellenlängen) notwendig sind, um zum Beispiel Ladungsträger in ein nicht vollbe­ setztes Band zu heben, hängt von dem verwendeten Material oder seiner Dotierung ab.According to the invention, these objects are achieved by a Light source and a photosensitive layer in or on the Surface of an electromagnetic window or one Radar absorber, the photosensitive layer under Ein flow of light from the electromagnetically transparent state changes into a reflective state. The mechanism is that the photosensitive layer when illuminated their conductivity changes. Similar to the photo effect where Light quanta of sufficient energy release electrons, generate the light quanta in the photosensitive layer free or freely moveable charge carriers, causing the layer then acts as a reflector. As a light, besides the view baren light also infrared light or ultraviolet light be used. What energies (wavelengths) are necessary are, for example, not fully loaded in a Lifting the set belt depends on the material used or its endowment.

Mit Hilfe dieser Schicht ist es erfindungsgemäß möglich, ein elektromagnetisches Fenster wahlweise auf elektro­ magnetisch transparent oder elektromagnetisch reflektierend zu schalten. Im elektromagnetisch reflektierenden Zustand bewirkt eine entsprechende geometrische Formgebung des elektromagnetischen Fensters, daß der Radarrückstrahlquer­ schnitt im jeweiligen Bedrohungsaspektwinkelbereich hin­ reichend klein ist. Im elektromagnetisch transparenten Zu­ stand kann die hinter dem elektromagnetischen Fenster be­ findliche Antenne senden oder empfangen.With the help of this layer it is possible according to the invention an electromagnetic window optionally on electro magnetically transparent or electromagnetic reflective to switch. In the electromagnetic reflective state causes a corresponding geometric shape of the electromagnetic window that the radar retroreflection cross cut in the respective threat aspect angle range  is small enough. In the electromagnetically transparent Zu can stand behind the electromagnetic window send or receive sensitive antenna.

Die photosensitive Schicht kann beispielsweise aus einem Halbleiter-Photowiderstand bestehen. Bei diesem Material bewirken einfallende Photonen eine Freigabe von Ladungs­ trägern im Material des Halbleiters. Die Leitfähigkeit ist dadurch abhängig von der Beleuchtungsstärke und in einem weiten Bereich reversibel änderbar, wodurch sich die Trans­ parenz des Materials ändert.The photosensitive layer can, for example, consist of a Semiconductor photoresistor exist. With this material cause incident photons to release charge carriers in the material of the semiconductor. The conductivity is therefore dependent on the illuminance and in one wide range reversibly changeable, whereby the Trans material parity changes.

Die photosensitive Schicht kann auf der Innenseite des elektromagnetischen Fensters angebracht sein - gegebenen­ falls kann sie durch eine optisch transparente Schutz­ schicht abgedeckt sein. Die Ansteuerung erfolgt in diesem Fall durch eine Lichtquelle im Inneren des elektromagne­ tischen Fensters.The photosensitive layer can be on the inside of the electromagnetic window attached - given if it can by an optically transparent protection layer to be covered. The control takes place in this Fall through a light source inside the electromagnetic table window.

Die photosensitive Schicht kann auch auf der Oberfläche eines Lichtleiters (z. B. von Glasfasern, von Glasfaser­ bündeln, einer Glasplatte, einer lichtleitenden Kunststoff­ platte einer Lichtleitfolie oder eines Lichtsammlers) auf­ gebracht sein. Die Ansteuerung erfolgt in diesem Fall durch Einkoppelung des Steuerlichts in den Lichtleiter. Die photo­ sensitive Schicht kann sich bei diesem Konzept auch im Inne­ ran der Struktur des elektromagnetischen Fensters befinden.The photosensitive layer can also be on the surface an optical fiber (e.g. of glass fibers, of glass fibers bundle, a glass plate, a light-conducting plastic plate of a light guide film or a light collector) be brought. In this case the control is carried out by Coupling the control light into the light guide. The photo With this concept, sensitive layers can also be found inside ran the structure of the electromagnetic window.

Je nach Leitfähigkeitsbereich der photosensitiven Schicht kann es vorteilhaft sein, wenn zur Anpassung des Flächen­ widerstands der photosensitiven Schicht die photosensitive Schicht strukturiert ist oder mit einer Antennenbelegung (z. B. Dipolen oder Metallgittern) versehen ist. Das heißt, daß die photosensitive Schicht nicht über den gesamten Bereich des elektromagnetischen Fensters angeordnet ist, sondern nur bestimmte Bereiche abdeckt und andere frei läßt.Depending on the conductivity range of the photosensitive layer it may be advantageous if to adjust the areas resistance of the photosensitive layer the photosensitive Layer is structured or with an antenna assignment (e.g. dipoles or metal grids). This means,  that the photosensitive layer does not cover the entire Area of the electromagnetic window is arranged, but only covers certain areas and free others leaves.

Bei einem Radarabsorber kann die photosensitive Schicht zum Beispiel als die hinterste wirksame Schicht vorgesehen sein, so daß bei Beleuchtung diese Schicht als Reflektor dient. Der gesamte Radarabsorber ist dann mit einem λ/4- Absorber oder einem Schichtabsorber vergleichbar, bei dem die hinterste Schicht reflektierend (meistens aus Metall) ist. Bei Beleuchtung mit entsprechendem Licht ist der Radarabsorber wirksam, ohne Beleuchtung nicht oder nur wesentlich eingeschränkt.With a radar absorber, the photosensitive layer for example as the rearmost effective layer be so that when illuminated this layer as a reflector serves. The entire radar absorber is then with a λ / 4- Absorber or a layer absorber comparable, in which the rearmost layer reflective (mostly made of metal) is. When illuminated with the appropriate light, the Radar absorber effective, without lighting not or only significantly restricted.

In einer weiteren Ausführung kann die photosensitive Schicht die vorderste wirksame Schicht bilden, so daß bei Beleuch­ tung der Radarabsorber von außen wie ein Radarreflektor wirkt. Schaltet man die Beleuchtung ab, ist diese äußerste Schicht transparent. Einfallende Radarstrahlung kann dann durch diese Schicht dringen und wird von an sich bekannten absorbierenden Schichten, denen sich auch wieder ein Reflek­ tor anschließen kann, absorbiert.In a further embodiment, the photosensitive layer form the foremost effective layer so that when illuminated the radar absorber from the outside like a radar reflector works. If you switch off the lighting, it is outermost Transparent layer. Then incident radar radiation can penetrate through this layer and is known by itself absorbent layers, which are also reflected can connect, absorbed.

Diese beiden Ausführungen eignen sich zum sogenannten "Peace Time Masking". Das heißt, daß in Friedenszeiten der Radar­ absorber abgeschaltet sein kann, so daß das Fluggerät einen relativ großen Radarrückstrahlquerschnitt hat. Erst beim Einsatz im Verteidigungsfall wird der Radarrückstrahlquer­ schnitt durch Einschalten entsprechenden Lichtes - oder bei der anderen Ausführung durch Abschalten des Lichtes - ab­ sorbierend und verkleinert den Radarrückstrahlquerschnitt des Fluggerätes auf so niedrige Werte, wie sie der Gegner von Übungen her nicht kannte oder berechnen konnte.These two versions are suitable for so-called "peace Time Masking ". That means that in peacetime the radar absorber can be switched off, so that the aircraft one has a relatively large radar reflector cross section. Not until The radar reflector is used in the event of a defense cut by switching on the appropriate light - or at the other version by switching off the light - off sorbing and reduces the radar reflection cross section of the aircraft to values as low as the enemy  did not know or could calculate from exercises.

Die Erfindung wird anhand von vier Figuren näher erläutert.The invention is illustrated by four figures.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen erfindungsgemäße elektromagne­ tische Fenster. Figs. 1 to 3 show diagrams of electromagnetic window according to the invention.

Fig. 4 zeigt zwei erfindungsgemäße Radarabsorber. Fig. 4 shows two radar absorber according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein elektromagnetisches Fenster mit einer Struktur 2, die für die Festigkeit verantwortlich ist und die radartransparent ist. Diese Struktur 2 hat die Form einer Haube oder Hülse und dient als Radom oder Abdeckung für die Antenne 4. Erfindungsgemäß ist auf der Struktur 2 auf der Innenseite eine photosensitive Schicht 1 aufge­ tragen. Innerhalb des Radoms befindet sich die Lichtquelle 3, die hier als Torus die Antenne 4 umgibt. Fig. 1 shows an electromagnetic window with a structure 2 , which is responsible for the strength and which is radar transparent. This structure 2 has the shape of a hood or sleeve and serves as a radome or cover for the antenna 4 . According to the invention, a photosensitive layer 1 is applied to structure 2 on the inside. Within the radome is the light source 3 , which surrounds the antenna 4 here as a torus.

Die Erfindung funktioniert wie folgt: Wenn die Lichtquelle 3 ausgeschaltet ist, ist die photo­ sensitive Schicht 1 ebenfalls radartransparent. Radarwellen können zur Antenne 4 oder von der Antenne 4 ausgehend im wesentlichen ungeschwächt das Radom durchdringen. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, so werden in der photosensi­ tiven Schicht 1 Ladungsträger freigesetzt, die photosensi­ tive Schicht 1 wird leitend und damit reflektierend. Die Antenne 4 kann nicht senden. Dafür werden einfallende Radarstrahlen nicht von der Antenne 4 zum Sender zurück­ reflektiert, sondern von der photosensitiven Schicht 1 zur Seite gelenkt.The invention works as follows: If the light source 3 is switched off, the photosensitive layer 1 is also radar transparent. Radar waves can penetrate to the antenna 4 or from the antenna 4 essentially without weakening the radome. If the light source 3 is switched on, charge carriers are released in the photosensitive layer 1 , the photosensitive layer 1 becomes conductive and thus reflective. The antenna 4 cannot transmit. For this purpose, incident radar beams are not reflected back from the antenna 4 to the transmitter, but are directed to the side by the photosensitive layer 1 .

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung eines elektromagne­ tischen Fensters. Die radartransparente Struktur 2 ist hier auf der Innenseite mit Glasfasern mit photosensitiver Beschichtung belegt. Diese Glasfasern oder Glasfaserbündel münden vor einer Lichtquelle 3. Die Glasfasern sind, wie die Vergrößerung links unten zeigt, mit photosensitivem Material beschichtet. Wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, wird das Licht durch die Glasfasern geleitet und erreicht die photosensitive Beschichtung, die daraufhin leitfähig und damit für Radarwellen reflektierend wird. Fig. 2 shows a further embodiment of an electromagnetic table. The radar-transparent structure 2 is covered on the inside with glass fibers with a photosensitive coating. These glass fibers or glass fiber bundles open out in front of a light source 3 . The glass fibers are coated with photosensitive material, as shown by the enlargement at the bottom left. If the light source 3 is switched on, the light is guided through the glass fibers and reaches the photosensitive coating, which then becomes conductive and thus reflective for radar waves.

Fig. 3 zeigt links ein Radom im transparenten Zustand. Die Struktur 2 ist wiederum innen von der photosensitiven Schicht 1 belegt. Im Radom befinden sich die Antenne 4 und eine Lichtquelle 3. Die Lichtquelle 3 ist in diesem Fall so angeordnet, daß sie seitlich in die photosensitive Schicht 1 leuchtet. Die photosensitive Schicht 1 wirkt hier als Licht­ träger oder Lichtleiter. Auf dem linken Teilbild ist ein einfallender Radarstrahl gezeichnet, der, da die Lichtquelle 3 ausgeschaltet ist, das Radom praktisch ungeschwächt durch­ dringen kann. Die Antenne 4 kann den Radarstrahl registrie­ ren oder Funkwellen aussenden. Fig. 3 shows a radome left in the transparent state. The structure 2 is in turn occupied by the photosensitive layer 1 . The antenna 4 and a light source 3 are located in the radome. In this case, the light source 3 is arranged such that it shines laterally into the photosensitive layer 1 . The photosensitive layer 1 acts here as a light carrier or light guide. On the left partial image, an incident radar beam is drawn, which, since the light source 3 is switched off, can penetrate the radome practically unattenuated. The antenna 4 can register the radar beam or emit radio waves.

Auf der rechten Seite ist das gleiche Radom gezeigt, jedoch ist die Lichtquelle 3 eingeschaltet. Ihr Licht verteilt sich über die lichtleitende photosensitive Schicht 1. Einfallende Radarstrahlen, wie der links unten gezeichnete, werden an der nun reflektierenden Schicht abgelenkt.The same radome is shown on the right-hand side, but the light source 3 is switched on. Its light is distributed over the light-conducting photosensitive layer 1 . Incident radar beams, such as the one drawn at the bottom left, are deflected at the now reflecting layer.

Fig. 4 zeigt zwei Ausführungen von Radarabsorbern, wobei die Einfallrichtung des Radars jeweils oben ist. Fig. 4 shows two versions of radar absorbers, wherein the incident direction of the radar is in each case above.

In der oberen Ausführung befindet sich die photosensitive Schicht 1 an der Unterseite des Radarabsorbers. Er besteht aus einer äußeren Schicht 5 und einem Abstandshalter 6, der auch ein Radarabsorber sein kann. Wird die photosensi­ tive Schicht 1 beleuchtet, so bilden die Schichten 5 und 1 ein 1/4-Wellenlängensystem, bei dem durch Interferenz von oben einfallende Radarwellen sich gegenseitig auslöschen. Der Absorber reflektiert nicht in Einfallsrichtung des Radarstrahls.In the upper version, the photosensitive layer 1 is located on the underside of the radar absorber. It consists of an outer layer 5 and a spacer 6 , which can also be a radar absorber. If the photosensitive layer 1 is illuminated, the layers 5 and 1 form a 1/4 wavelength system in which radar waves incident from above cancel each other out by interference. The absorber does not reflect in the direction of incidence of the radar beam.

Fig. 4 zeigt unten eine weitere Ausführung, bei der sich die photosensitive Schicht 1 als äußerste Schicht dort be­ findet, wo der Radarstrahl auftrifft. Wird die Schicht 1 beleuchtet, so ist der Gegenstand reflektierend. Wird die Beleuchtung ausgeschaltet, so durchdringen Radarwellen die photosensitive Schicht 1 und können in dem Absorber 6, der zum Beispiel auch als Schichtabsorber oder als 1/4-Wellen­ längenabsorber ausgebildet sein kann, zur hinteren, metal­ lisch leitenden Schicht 7. Auftreffende Radarwellen können beim Durchgang durch die Schicht 6 absorbiert werden oder durch Interferenzen zwischen Schicht 1 und Schicht 7 sich gegenseitig auslöschen. Fig. 4 shows another embodiment below, in which the photosensitive layer 1 is found as the outermost layer where the radar beam strikes. If the layer 1 is illuminated, the object is reflective. If the lighting is switched off, radar waves penetrate the photosensitive layer 1 and can be in the absorber 6 , which can also be designed, for example, as a layer absorber or as a 1/4 wave length absorber, to the rear, metallically conductive layer 7 . Radar waves that are incident can be absorbed as they pass through layer 6 or can be canceled out by interferences between layer 1 and layer 7 .

Claims (6)

1. Elektromagnetisches Fenster (Radom) oder Radarabsorber, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (3) und eine photosensitive Schicht (1), die bei Be­ leuchtung reversibel vom elektromagnetisch transparenten Zustand in einen reflektierenden Zustand übergeht.1. Electromagnetic window (radome) or radar absorber, characterized by a light source ( 3 ) and a photosensitive layer ( 1 ), which reversibly changes in illumination from loading from the electromagnetically transparent state into a reflective state. 2. Fenster oder Radarabsorber nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die photosensitive Schicht (1) inner­ halb der Struktur (2) oder auf der äußeren Oberfläche oder auf der inneren Oberfläche angebracht ist.2. Window or radar absorber according to claim 1, characterized in that the photosensitive layer ( 1 ) inside half of the structure ( 2 ) or on the outer surface or on the inner surface is attached. 3. Fenster oder Radarabsorber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photosensitive Schicht (1) auf einem Lichtträger (Glasplatte, Glas­ faser, Glasfaserbündel, lichtleitende Kunststoffolie) aufgebracht ist.3. Window or radar absorber according to claim 1 or claim 2, characterized in that the photosensitive layer ( 1 ) on a light carrier (glass plate, glass fiber, glass fiber bundle, light-conducting plastic film) is applied. 4. Fenster oder Radarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Strukturierung der photosensitiven Schicht (1) oder durch zusätzliche An­ tennenelemente in der photosensitiven Schicht (1).4. window or radar absorber according to any one of the preceding claims, characterized by a structuring of the photosensitive layer ( 1 ) or by additional on tennenelemente in the photosensitive layer ( 1 ). 5. Radarabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die photosensitive Schicht (1) mit einem an sich bekannten λ/4-Radarabsorber oder einem an sich bekannten Schichtabsorber kombiniert ist und die hinterste Schicht bildet, die bei Beleuchtung als Reflektor dient.5. Radar absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the photosensitive layer ( 1 ) is combined with a known λ / 4 radar absorber or a known layer absorber and forms the rearmost layer, which serves as a reflector when illuminated. 6. Radarabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photosensitive Schicht (1) bei einem an sich bekannten Radarabsorber die vorderste wirksame Schicht bildet, so daß bei Beleuchtung ein Reflektor und ohne Beleuchtung ein Absorber vorliegt.6. Radar absorber according to one of claims 1 to 4, characterized in that the photosensitive layer ( 1 ) forms the foremost effective layer in a radar absorber known per se, so that when illuminated there is a reflector and without illumination an absorber is present.
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